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Windturbinen bei Amrum.
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Windturbinen bei Amrum. Bald könnte in der Nordsee auch „grüner“ Wasserstoff gewonnen werden.

Ökostrom

Klimaretter „grüner“ Wasserstoff: Die Zauberformel gegen den Klimawandel

  • Joachim Wille
    vonJoachim Wille
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H2 lautet das Mittel gegen den Klimawandel. Projekte zur Herstellung von Wasserstoff gibt es en masse – aber die Zeit wird knapp, vor allem für die Deutschen.

Berlin – Es ist eine Vision für die Klimazukunft in den gar nicht mehr so fernen 30er Jahren: Viele neue riesige Offshorewindräder drehen sich in der Nordsee – zwischen Helgoland und der Doggerbank, der bekannten Sandbank im Westen der Deutschen Bucht auf der Höhe von Yorkshire. Doch sie produzieren nicht einfach nur den üblichen Ökostrom, sondern „grünen Wasserstoff“, und der wird durch eine eigene Pipeline an die Küste und von dort zur Kundschaft transportiert – etwa zu Stahlhütten und Chemieanlagen. Die Nordsee wird zur Lieferantin für das „grüne“ Gas. Es ist ein Großprojekt einer künftigen klimafreundlichen Industrie, die nicht mehr auf Kohle, Erdöl oder Erdgas angewiesen sein wird.

Die Energiekonzerne Shell und RWE sowie die Gasnetzbetreiber Gascade und Gasunie haben das Projekt mit dem Namen „Aqua ductus“ jüngst präsentiert. Ihr Ansinnen ist eine Wasserstoff-infrastruktur in der Nordsee, die das mit dem Strom in Elektrolysestationen direkt an den Windparks produzierte Gas einsammelt und über den Knotenpunkt Helgoland per Pipeline expediert. Und das in wirklich großen Mengen: Bis zu einer Million Tonnen Wasserstoff sollten von 2035 jedes Jahr produziert werden, so das Konsortium. Das wäre ein wesentlicher Schritt zum „Dekarbonisieren“ der Energieversorgung Europas.

Klimawandel: Energiekonzerne wollen Wasserstoff zum Retter der Industrie machen

RWE & Co. reihen sich damit in einen immer lauter werdenden Chor ein. Projekte zur Produktion und auch zur Nutzung von Wasserstoff überschlagen sich derzeit geradezu. Besonders die Großen der Energiebranche mischen mit, wenn es um die „Dekarbonisierung“ der Industrie vermittels „H2“ geht, jenes Gases, das man aus dem Schulunterricht kennt – Stichwort Knallgasexperiment. Wissenschaft und Politik sind sich einig: Die vielbeschworene „Klimaneutralität“, neuerdings von der deutschen Regierung für 2045 angepeilt, ist ohne Umrüstung auf Wasserstoff als Energieträger nicht zu schaffen. Die Stahlherstellung und große Teile der Chemieproduktion sollen darauf umgestellt werden, ein weiteres Einsatzfeld ist der Verkehr – H2 als Antrieb für Lkw, Busse, Züge und Flugzeuge.

Die Farbenlehre

Wasserstoff ist farblos. Das Gas kann auf mehreren Wegen produziert werden. Man unterscheidet dann zwischen „grünem“, „türkisfarbenem“, „blauem“ und „grauem“ Wasserstoff.

„Grüner Wasserstoff“ wird durch Elektrolyse von Wasser hergestellt, wobei nur Ökostrom zum Einsatz kommt. Es ist damit CO2-frei.

„Türkisfarben“ wird Wasserstoff bezeichnet, der durch die thermische Spaltung des Gases Methan hergestellt wird. Anstelle von Kohlendioxid entsteht dabei fester Kohlenstoff. CO2-neutral ist das Verfahren nur, wenn der dafür nötige Hochtemperaturreaktor mit Ökoenergie betrieben wird und der Kohlenstoff dauerhaft gebunden bleibt.

„Blauer“ Wasserstoff ist „graues“ H2, dessen Kohlendioxid abgetrennt und unterirdisch gespeichert wird (Carbon Capture and Storage, CCS).

„Graues“ H2 wird aus Erdgas gewonnen, wobei es unter Hitze in Wasserstoff und CO2 umgewandelt wird (Dampfreformierung). Das CO2 wird in die Atmosphäre abgegeben und verstärkt den globalen Treibhauseffekt. (jw)

„Grüner Wasserstoff“ ist die neue Zauberformel. Vor knapp einem Jahr wurde in Berlin die „Nationale Wasserstoffstrategie“ verabschiedet, um den Umbau zu forcieren. Und man will sich das auch was kosten lassen: Neben bereits länger schon laufenden Förderprogrammen werden weitere neun Milliarden Euro mobilisiert – sieben für Projekte im Inland und zwei für Partnerschaften mit anderen Ländern. Mit einem Wasserstoffbedarf von rund 100 Terawattstunden im Jahr rechnet die deutsche Regierung bereits für das Jahr 2030. Zum Vergleich: Um diese Menge herzustellen, bräuchte es in etwa die gesamte deutsche Ökostromerzeugung von 2020.

Die letzte Merkel-Regierung legt den Schwerpunkt dabei eindeutig auf „grünen“ Wasserstoff, der mit Ökostrom produziert wird. Bis kurz vor dem Beschluss hatte es darüber im Kabinett heftigen Streit gegeben. Vor allem das Bundeswirtschaftsministerium unter Peter Altmaier wollte – zumindest übergangsweise – auch „blauen“ oder sogar „grauen“ Wasserstoff fördern. „Blau“ bedeutet in dieser Farbenlehre, dass das bei der H2-Produktion entstehende CO2 aufgefangen und unterirdisch verfrachtet wird, etwa in leeren Erdgaslagern, und zwar mit der umstrittenen CCS-Methode (CCS = Carbon Capture and Storage). Bei „grauem“ Wasserstoff hingegen landet das Gas ungebremst in der Atmosphäre – pro Kilo H2 sind das immerhin rund zehn Kilo Kohlendioxid. Und große Mengen des Treibhausgases Methan kommen da noch drauf.

Wasserstoff gegen Klimawandel: Ökostromproduktion muss für CO2-Neutralität massiv ausgebaut werden

Das Hauptproblem der „grünen“ Variante ist: Die Ökostromproduktion müsste rasant ausgebaut werden, um den Extrabedarf zur Wasserstoffgewinnung decken zu können. Derzeit stammt erst knapp die Hälfte der in Deutschland verbrauchten Elektrizität aus Wind, Sonne, Wasser und Biomasse. Es braucht auch so schon enorme Anstrengungen, um da auf 100 Prozent zu kommen, zumal der Bedarf wegen des Trends im Verkehr zur E-Mobilität und bei den Gebäudeheizungen auf elektrische Wärmepumpen deutlich ansteigt.

Praktisch alle Fachleute erwarten daher, dass Deutschlands künftiger Verbrauch an grünem Wasserstoff nicht ohne Importe zu bewerkstelligen sein wird. Die Helmholtz-Gemeinschaft rechnet in einer Studie vom vergangenen Jahr vor, dass 2050 bis zu 50 Prozent des grünen H2 im Inland hergestellt werden könnten. Die Bundesregierung ist da weniger optimistisch. Das Forschungsministerium erwartet nur eine Inlandsquote von 20 bis 30 Prozent. Mindestens 70 Prozent müssten also eingeführt werden, was dem Anteil entspricht, den Deutschland heute an Primärenergie einführt, vor allem in Form von Erdöl und Erdgas.

Klimawandel: Deutschland wird wohl den Großteil des Wasserstoffs importieren müssen

Als Erzeugungsländer von Ökowasserstoff kämen, so das Ministerium, altbekannte fossile Energieexporteure wie Saudi-Arabien, Australien und Kanada, die sich „grün“ aufstellen wollen, infrage, aber auch Staaten in West- und Südafrika. Ihr Vorteil: Dort kann Ökostrom dank guter Sonnen- und Windverhältnisse sehr billig hergestellt werden; entsprechend günstiger wäre der Wasserstoff. Die Bundesregierung sei mit einer ganzen Reihe dieser Länder im Gespräch, sagte jüngst der CDU-Energieexperte Stefan Kaufmann, der „Innovationsbeauftragter Grüner Wasserstoff“ im Forschungsministerium ist, in einem Interview.

Wie der Importwasserstoff nach Deutschland kommen würde, ist noch offen. Künftig könnten statt Öltankern Transportschiffe mit Flüssigwasserstoff oder den einfacher zu handhabenden Umwandlungsprodukten Ammoniak und Methanol über die Weltmeere fahren, um die Versorgung sicherzustellen. Eine andere Technologie ist es, H2 an eine Trägersubstanz zu binden, beispielsweise LOHC, eine kohlenstoffbasierte Flüssigkeit, aus der er am Bestimmungsort dann wieder entnommen werden kann.

Noch ist der „grüne“ Wasserstoff gegen den Klimawandel sehr teuer

Bislang noch ein großes Problem sind die Kosten der Ökoenergie. Ein Kilo des „grünen Wasserstoffs“ kostet derzeit sechs bis acht Euro – und damit etwa doppelt so viel wie „blauer“ und sogar bis zu achtmal mehr als „grauer“ Wasserstoff, wie er heute bereits in der Chemieproduktion genutzt wird.

Allerdings hofft die deutsche Regierung, durch die Förderung von Forschung und Entwicklung zu deutlichen Kostensenkungen beitragen zu können; dafür gibt sie im Leitprojekt „H2Giga“ rund 700 Millionen Euro aus. Elektrolyseanlagen, die Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff aufspalten, würden heute „noch sozusagen in Handarbeit produziert“ sagte Kaufmann. Immerhin: Bei den drei etablierten Technologien zur H2-Elektrolyse hätten hiesige Unternehmen führende Positionen, Thyssen-Krupp und Siemens Energy zum Beispiel. Damit biete sich für Deutschland eine Chance, bei der Zukunftstechnologie „grüner“ Wasserstoff auf dem Weltmarkt mit der hier entwickelten Technik vorne mitzumischen, meint der CDU-Politiker. „Aber wir müssen schnell sein.“ (Joachim Wille)

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